TS16949 MSA training materials(Rev3)(1)

测量系统分析(第三版)MSA测量系统分析MeasurementSystemsAnalysisMSAThirdEditionTrainingMaterial测量系统分析(第三版)MSA1目录0.ISO/TS16949与MSA第一章测量系统总指南1.1引言、目的和术语1.1.1引言1.1.2测量数据的质量1.1.3目的1.1.4术语1.1.5标准的传递1.2测量过程1.2.1测量过程1.2.2测量系统的统计特性1.2.3变差的来源1.2.4测量系统变差的影响1.3测量问题第二章用于评估测量系统的基本概念2.1测量系统评定的两个阶段2.2测量系统研究的准备2.3结果分析第三章对简单测量系统的推荐实施办法3.1计量型测量系统研究—指南3.2计数型测量系统的研究附录1变差源矩阵附录2测量系统分析时机附录A2d表0.ISO/TS16949与MSA要求条文测量系统分析(第三版)MSA2ISO/TS16949技术规范7.6.1为分析当前的各种测量和试验设备系统测量结果的变差，应进行适当的统计研究。此要求应用于控制计划中提及的测量系统。所有的分析方法及接受准则应与测量系统分析参考手册一致。(如：偏倚、线性、稳定性、重复性、再现性研究)。如经顾客批准，也可采用其它分析方法及接受准则。条文解释对控制计划中列入的测量系统要进行测量系统分析。分析变差为偏倚、线性、稳定性、重复性、再现性研究；测量分析方法及接受准则应与测量系统分析参考手册一致。经顾客批准，可以采用其它方法及接受准则。为什么要做MSAPPAP手册中规定：1）I.2.2.9初始过程研究：为了了解测量误差是如何影响被研究的测量值，供方必须进行测量系统分析。2）新的或改进的量具、测量和试验设备应参考MSA手册进行变差研究。APQP手册中，MSA为“产品/过程确认”阶段的输出之一。SPC手册指出MSA是控制图必需的准备工作。第一章测量系统总指南1.1引言、目的和术语1.1.1引言1)测量数据的应用比以前更多、更广泛。例如:现在,是否对制造过程进行调整的决定通常以测量数据为基础。2)测量数据的另一个用途是确定两个或多个变量之间是否存在某种显著关系。3)应用以数据为基础的方法，很大程度上决定于所用数据的质量，必须把注意力集中在数据的质量上。4)本手册的方法适用于可重复测量。1.1.2测量数据的质量1)数据质量的评价数据的质量取决于从处于稳定条件下进行操作的测量系统中，多次测量的统计特性。测量结果与“真”值的差越小越好。通常用来描述测量数据质量的统计特性是某测量系统的偏倚(bias)及变差(variance)。2)计量型数据的质量均值与真值(基准值)之差。变差大小。3)计数型数据的质量对产品特性产生错误分级的概率。4)可以用精密度和准确度来表示数据的质量。精密度：指多次重复测量同一个特性时各测量值之间彼此相符合的程度，它表示测量过程中随机误差的大小，常用标准差表示。准确度：指多次测量的平均值与直值相符合的程度，它表征测量系统中系统误差的大小，常用绝对误差表示，即就是偏倚。精密度与准确度分别对应着变差与偏倚。测量系统分析(第三版)MSA31.1.3目的1)本手册MSA的方法，主要用于工业界的测量系统。2)不作为所有测量系统分析的概念，主要的焦点是对每个零件能重复读数的测量系统。1.1.4术语1)测量(Measurement)：赋值给具体事物,以表示它们之间关于特定特性的关系。2)量具(Gage)：任何用来获得测量结果的装置；经常用来特指用在工厂现场的装置；包括通/止规（go/nodevice）。3)测量过程(Measurementprocess)：赋值过程定义为测量过程。人→设备→材料→测量系统→数据方法→环境→输入输出图1－14)测量系统(Measurementsystem)：用来对被测特性赋值的操作、程序、量具、设备、软件及操作人员的集合，用来获得测量结果的整个过程。测量系统应具备的特性：处于统计控制状态，即只存在变差的普通原因。测量系统的变异性(Variability)小于过程变异性。测量系统的变异性小于技术规范界限。测量增量(increments)小于过程变异性和技术规范宽度的1/10。当被测项目变化时，测量系统统计特性的最大变差小于过程变差和规范宽度较小者。5)标准(Standard)用于比较的可接受偏倚接收的准则一已知的值,在不确定度(uncertainty)的指定范围内,被接受而为一真值(true精密度低（变差大）精密度高（变差小）准确度低（偏倚大）准确高（偏倚小）测量系统分析(第三版)MSA4value)参考值(referencevalue)6)分辨力（Discrimination）、解析度(Resolution)别名:最小可读单位、测量分辨率、最小刻度极限由设计所确定的固有特征一个仪器测量的最小刻度单位通常被显示为测量单位7)参考值(referencevalue)某一个物品的可接受数的值常被用来替代真值使用8)位置变差(Locationvariation)类型定义图示准确度(Accurace)与真值或可接受的参考值“接近”的程度。偏倚Bias是测量结果的观测平均值与参考值的差值。是测量系统的系统误差所构成。其中基准值可以通过更高级别的测量设备进行多次测量，取其平均值来确认。稳定性Stability随时间变化的偏倚值。一个稳定的测量过程在位置方面是处于统计受控状态。别名:漂移(drift)。线性Linearity在量具正常工作量程内的偏倚值的差值。多个独立的偏倚误差在量具工作量程内的关系。是测量系统的系统误差所构成。偏倚参考值测量系统的平均值时间无偏倚基准值观测的平均值测量系统分析(第三版)MSA59)宽度变差(Widthvariation)类型定义图示精确度(Precision)每个重复读数之间的“接近”程度。是测量系统的随机误差所构成。重复性Repeatability同一评价人，使用一种测量仪器，多次测量同一零件的同一特性时获得测量值变差。是在固定的和已定义的测量条件下,连续(短期内)多次测量中的变差。通常被称为EV—设备变差(EquipmentVariation)设备(量具)能力或潜能。系统内部变差。再现性Reproducibility不同评价人使用相同的测量仪器，测量同一零件的同一特性时测量平均值的变差。在对产品和过程进行鉴定时,误差可能是评价人、环境(时间)、或方法。通常被称为AV—评价人变差(AppraiserVariation)。系统之间(条件)的变差GRR(或量具的重复性和再现性)(GageR&R)量具的重复性和再现性:测量系统重复性和再现性联合估计值测量系统的能力:取决于所用的方法,可能包括或不包括时间的影响测量系统能力(MeasurementSystemCapability)测量系统变差的短期估计值(例:“GRR”,包括图表法)测量系统性能(MeasurementSystemPerformence)测量系统变差的长期估计值(例:长期控制图法)10)测量系统变差(SystemVariation)测量系统的变差可分类为:能力(Capability):短期内读数的变化量。性能(Performance):长期读数的变化量,以总变差(Totalvariation)为基础。再现性操作者C操作者B操作者A重复性再现性参考值CBA测量系统分析(第三版)MSA61.1.5标准的传递1)标准传递等级系统国际标准国家标准地方标准公司标准测量结果图1－2标准的传递2)追溯性：通过应用连接标准等级体系的适当标准程序，使单个测量结果与国家标准或国家接受的测量系统相联系。3)校准程序：用来传递测量的程序。1.2测量过程1.2.1测量过程1)一般过程2)测量过程测量和分析活动是一个过程——测量过程测量：通过与预先设定的标准相比较来确定用多少单位(英寸、克等)来描述一个零件的过程。–测量结果由一个数字和一个标准的测量单位构成。–测量结果是测量过程的输出。应将测量看成一个制造过程，它产生数据作为输出。1.2.2测量系统的统计特性1)一个理想的测量系统是每次使用时均能产生“正确的”测量结果,每个测量都会遵循某个标准。能够产生这样的测量结果的测量系统被称为具有如下的统计特性:零变差、零偏倚,及对其所测量的产品被错误分析的可能性为零。国家实验室国家认可的校准机构企业的校准实验室生产现场检测设备制造厂操作输入输出分析测量被管理的过程决定数值测量系统分析(第三版)MSA72)尽管每个测量系统可能被要求具有不同的统计特性,有一些基本的特性来定义一个“好”的测量系统,包括:具有足够的分辨力和敏感度。测量的增量(increment)应该小于相应的过程变差或规范限值(specificationlimit)的较小者。通常被称为10比1规则,也就是说仪器的分辨力应该能将公差(或过程变差)划分为10等份或者更多。测量系统应处于统计受控状态。这意味着在重复测量条件下,测量系统中的变差只能由普通原因(commoncause)造成,而不能由特殊原因(specialcause)造成。这种情况下可称之为具有统计的稳定性,并且可以通过控制图法进行评价。为了产品控制,测量系统的变差必须小于规范限值。为了过程控制测量系统的变差应该能证明具有有效的分辨率（解析度）,并且小于制造过程的变差。测量系统的统计特性随着被测量的项目不同可能会发生变化时,测量系统最大(最坏)的变差必须小于过程变差或规范限值的较小者。1.2.3变差的来源1)与所有过程类似,测量系统受到变差的随机原因和系统原因的影响,这些变差的来源是由于普通原因和特殊原因造成的,为了控制测量系统的变差:识别潜在的变差来源。消除(如有可能)或监控这些变差的来源。2)S.W.I.P.E分别代表标准、工作件、仪器、人和程序、环境的影响因素,作为整个测量系统的误差模型1.2.4测量系统变差的影响1)由于测量系统会被不同的变差来源影响,相同零件的重复读数不会有相同的结果,每个读值之间不同是因为普通和特殊原因变差造成的。2)对测量系统变差的不同变差来源影响应该进行短期和长期的评价。3)由于我们是用测量系统的输出来对某产品和过程作出决策,这所有变差来源的累积后果通常被称为测量系统误差。4)对决策的影响:测量数据变差来源仪器：精度、校准、读数系统等工作件：本身波动、温度、湿度等人(评价人)：方法、经验、技能、读数、体力、精神状态、判断力等标准：校准、可追溯性等测量程序：适当性等环境：温度、湿度、振动、光线、辐射、电磁、防静电等测量系统分析(第三版)MSA8测量一个零件后,一般来说,可以用来确定该零件是否可接受(在规范内)或不可接受(超出规范)。5)对产品决策的影响:为了更好的理解测量系统误差对产品决策的影响,考虑的案例是假设对某一个单一零件的多次读数的所有变差是由于量具的重复性和再现性引起的。也就是说,测量过程处于统计受控状态,并且零偏倚量。任何零件的测量分布区域与规范限值重迭时,可能做出错误的决定。例如,如果出现以下情况,一个好的零件有时会被称为“坏”的(第Ⅰ类误差)：如果出现以下情况,一个坏的零件有时会被称为“好”的(第Ⅱ类误差)：,考虑到规范限值,只要当测量系统误差与规范限值相交时，可能发生潜在的错误决定。以下提出三个明显的区域:图中:第Ⅰ类区:坏零件永远被称为坏零件第Ⅱ类区:可能做出潜在的错误决定第Ⅲ类区:好零件永远是好零件目标是尽可能地对产品状态做出正确的决定,有以下两个选择:a)改进生产过程:减少过程变差,不会生产出落在区域Ⅱ的产品。b)改进测量系统:减少测量系统误差,以减低区域Ⅱ的产品,这样,生产出的所有产品全部落在区域Ⅲ内,且就能减少做出错误决定的风险。6)对过程决策的影响如上所述测量误差可能造成对产品的错误决定。同样测量误差对过程决定的影响如下:a)将普通原因识别为特殊原因b)将特殊原因识别为普通原因测量系统变差能影响对于一